Российские ученые изучили поведение одиночных импульсов волн — однократных возмущений, распространяющихся в пространстве или в среде, — при их столкновении в нелинейных средах. Результаты работы ученых из России и Швеции опубликованы в журнале Nonlinear Dynamics.

Нелинейными называют системы, в которых изменение выхода не пропорционально изменению входных данных. Они описывают изменения переменных с течением времени и могут показаться хаотичными, непредсказуемыми и контрастирующими с гораздо более простыми линейными системами.

Известно, что уединенные волны — волны с достаточно большой амплитудой (например, цунами), при которой начинают сказываться нелинейные свойства среды, — ведут себя подобно частицам: при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями они не разрушаются, а продолжают движение, сохраняя свою структуру неизменной. Ударные волны ведут себя как неупругие частицы, то есть «сливаются» в одну или «склеиваются». Это распространяющийся по среде фронт резкого, почти мгновенного изменения параметров среды: плотности, давления, температуры, скорости. Они возникают при ударе грома, пистолетном выстреле, движении сверхзвукового самолета и даже при резком хлопке пастушеского бича.

«Изученные нами соударения одиночных импульсов в средах с модульной нелинейностью похожи на реакцию на столкновение сгустков химических реагентов, таких как топливо и окислитель. В результате реакции меньшая компонента исчезает, а большая уменьшается. При равных «массах» эти сгустки могут полностью исчезнуть (аннигилировать)», — рассказал один из авторов статьи, профессор МГУ Олег Руденко.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда в сотрудничестве с Технологическим институтом Блекинге, Швеция.